含月池开孔的FPSO水动力性能及波浪载荷研究

为研究月池开孔对FPSO水动力性能和波浪载荷的影响,基于三维势流理论和波浪诱导载荷理论,分析了不同的月池尺寸、不同的月池纵向位置以及不同的船体吃水时附加质量和附加阻尼的变化趋势。并进行了含月池开孔的FPSO波浪诱导载荷的长期预报,得到了截面垂向剪力和弯矩沿船长方向的分布规律,分析了月池尺寸对波浪诱导载荷的影响。结果表明含有月池的FPSO船体的垂向附加质量和附加阻尼会出现一个峰值,随月池尺寸增加而逐渐减小;月池处垂向剪力和垂向弯矩随月池尺寸增大有小幅度减小。     

FPSO船体设计载荷研究

对于普通船舶,应用切片理论预报船体运动和波浪载荷,已成为一种成熟的技术.本研究即是在现有的经过认可的波浪载计算程序的基础上,充分考虑FPSO系泊油船的特点,开发其载荷计算程序.首先根据悬链线理论研究了组合锚链系泊系统的力学特性,将系泊系统对船体的垂向恢复力作用以刚度系数的确形式表达.在对系泊油船的静力特性进行分析时,将锚泊系统作为一集中重量处理.在建立船舶运动方程时,除了采用切片理论的常规处理方法外,主要考虑垂向系泊力的影响.     

全航速三维线性波浪载荷时域内数值计算研究

高速船舶波浪诱导载荷存在航速效应,波浪诱导船体垂向弯矩随航速增加而增加.针对某集装箱船采用三维时域全航速水动力分析理论预报集装箱船在波浪上的运动性能和剖面载荷,深入分析船体运动性能和剖面载荷的航速效应,得到船体纵荡、横荡,横摇和首摇以及船体扭转波浪弯矩航速效应显著,为船舶结构设计人员在波浪载荷的计算上有一定的参考.     

船体非线性波浪载荷的水弹性分析

本文采用水弹性分析方法研究船舶在规则波及不规则波中迎浪航行时的结构动力响应（运动、剪力和弯矩等）。确定流体载荷时应用了扩展的切片理论，其中计及由于船体的非直舷、剖面吃水的瞬时变化和船体振荡的非简谐特性所导致的非线性，同时还考虑了波浪冲击、出水和上浪的影响。运动方程是在时域内步进求解。数值计算结果与规则波中的模型试验相比较，符合程度令人满意。     

基于切片理论的波浪载荷直接计算

提出了波浪载荷直接计算方法。该方法基于线性切片理论,在频域范围内进行。通过水动力分析得出波浪载荷的响应幅值算子,采用统计方法对波浪载荷进行长期预报,并将线性波浪载荷预报结果进行非线性修正,以模拟实际波浪载荷的非线性效应。最后以某一船型为例,结合IACS推荐的波浪谱和波浪散布图以及超越概率,采用该方法进行了计算并将计算结果与规范值进行了比较。     

FPSO与穿梭油轮的耦合水动力及运动响应研究

为探明通用型FPSO与穿梭油轮串靠外输模式下耦合水动力及运动响应特性,利用Aqwa软件,对通用型FPSO与穿梭油轮进行频域水动力分析,得到FPSO与穿梭油轮的水动力响应数据。选取墨西哥海域典型外输状态海况条件,开展FPSO与穿梭油轮系泊状态下耦合运动响应的数值预报,分析FPSO与穿梭油轮的间距、海况、装载工况等因素对运动响应及系泊系统载荷的影响。本文研究成果对通用型FPSO与穿梭油轮外输作业时选取合理的海况和间距具有指导意义,同时可用于指导系泊系统的设计。     

舰船结构在波浪中的动力响应研究

传统船舶动力学理论是基于刚体假设之上的，本文表明如何用水弹性力学方法计算这种波浪响应。这种广义理论将结构理论，流体动力学理论，海洋学和统计理论综合于一体，它既可用于船舶，也可用于一般海洋工程结构物。某驱逐舰典型对称响应的计算结果表明，在低阶模态对称运动下，切片理论可以很好地满足实际强度分析的需要。     

梯型油船波浪载荷研究

梯形油船作为具有少压载水的船型之一,可以减少压载水对生态环境的污染,受到了越来越多的关注.但目前尚无明确的规范对其进行结构强度评估,且尚无实船经验,因此有必要对梯形油船进行结构性能研究.船舶波浪载荷设计值的确定是船舶结构性能研究的前提.本文选取了一条与梯型油船装载量相同的且符合CSR规范的常规油船,对两船的波浪载荷进行CSR规范计算和直接计算,通过对结果进行对比分析的方法,来研究梯形油船的波浪载荷特性,并对影响载荷大小的因素进了研究.     

小水线面双体船在波浪中的水动力计算

采用直接边界元法,利用三维移动脉动源格林函数计算小水线面双体船在波浪中的水动力.针对小水线面双体船在零航速、横浪时所受到的波浪载荷最大的特点,分析计算了横浪和斜浪工况下水动力大小和分布特性.     

30万吨级FPSO波浪诱导载荷研究

应用三维势流理论,以挪威船级社(DNV)的SESAM程序系统作为主要工具,分析研究了一条在西非海域作业的30万吨级浮式生产储油轮(FPSO)的水动力特性,包括船体运动与波浪诱导载荷的规律,给出了该轮主要截面上波浪诱导载荷的长期预报计算结果.     

3-D computational method of wave loads on turret moored FPSO tankers

A three-dimensional method of calculating wave loads of turret moored FPSO (Floating Production Storage and Offloading) tankers is presented. The linearized restoring forces acting on the ship hull by the mooring system are calculated according to the catenary theory, which are expressed as the function of linear stiffness coefficients and the displacements of the upper ends of mooring chains. The hydrodynamic coefficients of the ship are calculated by the three-dimensional potential flow theory of the linear hydrodynamic problem for ships with a low forward speed. The equations of ship motions are established with the effect of the restoring forces from the mooring system included as linear stiffness coefficients. The equations of motions are solved in frequency domain, and the responses of wave-induced motions and loads on the ship can be obtained. A computer program based on this method has been developed, and some calculation examples are illustrated. Analysis results show that the method can give satisfying prediction of wave loads.     

Characteristics of gas explosion loads and structural responses of blast wall on FPSO

Gas explosions generally cause catastrophic damage to surrounding structures and humans. The application of blast wall can effectively prevent the damage. The uniform explosion load is widely used in assessing structural response, but it cannot represent the non-uniform characteristic of actual explosion pressures. The main contents of this paper are to study the effect of gas cloud characteristics on explosion pressure distribution, and analyze the effect of non-uniform loads on structural responses. The results reveal that the explosion loads have strongly spatial inhomogeneous when explosion scenarios have large sized cloud or long combustion distance. By establishing the overpressure-probability exceedance curves for uniform loading method and distributed loading method, based on the given accident frequency several design loads are determined. The structural responses of blast wall under design loads are assessed based on explosion evaluation acceptance criteria. It can be seen that the use of uniform loading method underestimates the structural response and misjudges the deformation pattern compared to actual explosion loads. Global and local explosion pressures should be considered simultaneously in the design specification. The overpressure-probability exceedance curves for non-uniform explosion pressures are recommended to establish the design load for blast wall.     

多功能支持船波浪载荷研究

波浪载荷研究是船舶性能预报和结构安全评估的关键内容。文中利用势流理论直接数值求解多功能支持船遭受的波浪载荷(包括一阶波频力和二阶漂移力),利用统计方法得到波浪载荷的长期预报和短期预报极值,包括波浪总纵弯矩和垂向波浪剪力以用于后续的船舶整体结构安全评估,以及纵向漂移力、横向漂移力和首摇漂移力矩用于船舶的动力定位能力分析中。研究结果表明:求解波浪载荷的势流理论方法精确,能为后续的船舶性能预报和结构安全评估提供可靠的载荷输入。     

FPSO的聚类分析管理

通过对目前在渤海和南海相关海域作业的10艘具有代表性的FPSO的船型、油气处理功能、系泊系统三个重要组成部分的17个参数进行聚类对比分析计算,将10艘FPSO聚类为四大类：海洋石油101、海洋石油102、海洋石油105一类;海洋石油109、海洋石油112、海洋石油113二类;海洋石油111、海洋石油115和海洋石油116三类;海洋石油104四类。从而为同类中不同FPSO个体的维护、管理提供参照。     

内河船舶波浪载荷研究

利用内河波浪散布图和修订波浪谱对内河系列船舶进行了波浪载荷的计算预报,首次分析了内河船舶波浪载荷的规律和特点,并与俄罗斯内河登记局(RRR)和法国-德国船级社(B-G)的内河规范载荷对应的等效模数要求进行了比较分析。结合实船测试结果表明：波浪载荷变化规律与国外同类规范一致,预报波浪载荷水平与测试结果及国外同类规范要求相当。内河船舶波浪载荷预报应考虑航速和水深的影响,载荷预报结果可以作为制定内河波浪载荷公式的基础。     

浮式生产储油船锚泊定位性能计算

应用计算锚链的悬链线方程和计算船舶运动的格林函数方法的耦合数值方法，对一锚泊的浮式生产储油船进行了定位性能计算，给出了自由状态与锚泊状态系统的运动响应特性的对比、不同状态与工况的锚泊浮体的运动性能参数以及锚链承受的张力等计算结果。研究成果可以为浮式生产储油船锚泊系统设计、校核计算和锚泊系统形式与参数优化提供初步计算结果以及用于设计方案的比较。     

耗散系数修正对波浪载荷预报的影响研究

在参考模型试验结果选取适当月池自由面耗散系数的基础上,对目标船进行波浪载荷预报。选取合理的月池自由面耗散系数,以准确模拟月池围壁压力;进而准确计算月池开孔对船体梁波浪载荷的影响,形成一套数值计算与模型试验相结合的带月池船体梁波浪载荷预报方法。研究成果为船舶波浪载荷预报提供参考。